KR101864962B1 - 염료 고착제 조성물 및 이를 사용한 염료 고착 방법 - Google Patents

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Abstract

염료 고착제 조성물 및 이를 사용한 염료 고착 방법을 제공한다. 상기 염료 고착제 조성물은 아크릴산, 아크릴레이트, 또는 아크릴산 유도체와 다이알릴다이알킬암모늄염의 공중합체인 제1 고분자 150 내지 250 중량부와 알킬아민과 에피할로히드린의 공중합체인 제2 고분자 100 중량부를 함유한다.

Description

염료 고착제 조성물 및 이를 사용한 염료 고착 방법{Dye-fixing agent and method for dye fixing using the same}
본 발명은 염색에 관한 것으로, 보다 상세하게는 염색에 사용되는 염료 고착제 조성물에 관한 것이다.
반응성 염료에 의한 염색은 다른 염료와 달리 사용한 염료의 전량이 섬유에 염착되지 않기 때문에, 원하는 색을 얻기 어렵고 또한 염색 폐수의 배수부하가 높아진다. 더욱이 염색 후 수세를 포함한 긴 염색시간 때문에 생산성이 떨어진다. 구체적으로, 수세 과정은 염료가 용출되지 않을 때까지 산처리, 소핑제처리, 수차례의 냉수세, 그리고 수차례의 온수세 등 매우 길고 복잡한 과정을 거치는 것이 일반적이다. 이러한 수세 과정이 길고 복잡할수록 사용되는 용수량이 많아지고, 또한 발생되는 염색 폐수의 량도 많아지게 되는데, 이는 생산비용의 증가 및 환경오염을 초래하게 된다.
이러한 긴 수세 과정은 용수에 의해 반응성 염료가 물에 가수분해되어 섬유와의 고착력 상실로 발생한다고 알려져 있다. 이러한 가수분해된 미고착 염료 발생을 줄이기 위해 KR 2007-0057265은 동일 분자량 당 반응기의 개수가 많은 염료를 제공하고 있다. 그러나, 이러한 반응성 염료는 일반적인 반응성 염료에 비해 가격이 높을 수 있어 경제적인 부담으로 작용할 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 일반적인 반응성 염료를 사용하면서도 미고착 염료가 섬유와의 고착력을 회복할 수 있는 염료 고착제 조성물을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 염료 고착제 조성물을 제공한다. 이 조성물은 아크릴산, 아크릴레이트, 또는 아크릴산 유도체와 다이알릴다이알킬암모늄염의 공중합체인 제1 고분자 150 내지 250 중량부와 알킬아민과 에피할로히드린의 공중합체인 제2 고분자 100 중량부를 함유한다.
상기 제1 고분자는 하기 화학식 1로 나타내어질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016122429326-pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 H 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, R2는 하이드록시기, 아민기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기이고, R3 및 R4는 서로에 관계없이 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, X-는 할라이드이고, a와 b는 각각 단량체들의 몰비율로서, a는 1 내지 20%이고, b는 99 내지 80%일 수 있다.
상기 알킬아민은 모노알킬아민이고, 상기 제2 고분자는 망상 고분자일 수 있다. 이러한 제2 고분자는 하기 화학식 4로 나타내어질 수 잇다.
[화학식 4]
Figure 112016122429326-pat00002
화학식 4에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, X는 할로기이고, n과 m은 반복단위를 나타낸다.
상기 조성물은 10 내지 1500 중량부의 용매를 더 함유할 수 있다. 상기 조성물은 6 내지 8의 pH를 나타낼 수 있다. 상기 조성물은 셀룰로오스계 섬유 또는 섬유제품용 염료 고착제 조성물일 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 염료 고착 방법을 제공한다. 먼저, 염료를 사용하여 염색된 섬유 또는 섬유제품을 제공할 수 있다. 수세액 내에 상기 섬유 또는 섬유제품과 상기 염료 고착제 조성물을 투입할 수 있다. 상기 섬유 또는 섬유제품은 셀룰로오스계 섬유 또는 섬유제품일 수 있다. 상기 섬유 또는 섬유제품은 염색된 후, 중화처리, 소우핑, 냉수세, 및 온수세를 포함하는 수세처리를 거친 것일 수 있다.
상기 수세액 내에 상기 섬유 또는 섬유 제품 표면 상으로부터 가수분해되어 음이온기를 구비하는 미고착 상태의 염료가 존재하고, 상기 제1 고분자 또는 제2 고분자에 구비된 암모늄염은 상기 미고착 상태의 염료의 음이온기와 이온결합하고, 상기 화학식 1로 표시된 제1 고분자에 구비된 R2 또는 상기 제2 고분자에 구비된 하이드록시기는 섬유 상에 구비된 하이드록시기와 축합반응하여 공유결합을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 일반적인 반응성 염료를 그대로 사용하면서 수세공정에서 미고착 염료들을 섬유에 고착시킬 수 있는 염료 고착제 조성물을 도입함에 따라 섬유에서의 색농도를 증가시킬 수 있고, 폐수에서의 색 농도를 현저히 감소시킬 수 있으며, 염색된 섬유제품의 세탁 견뢰도 개선과 수세 공정의 절감으로 인하여, 용수절감과 에너지 및 공정 시간 단축으로 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 고착 방법을 나타낸 개략도이다.
도 2는 염료 고착 실험예 1의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 3은 염료 고착 실험예 2의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 4는 염료 고착 실험예 3의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 5는 염료 고착 실험예 4의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 6은 비교예의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 7은 염료 고착 실험예들 1 내지 3 그리고 비교예에서 얻어진 염색 후 수세처리된 면직물들의 세탁견뢰도를 보여주는 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면들에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.
본 명세서에서 "X 내지 Y"라고 기재한 경우에는, X와 Y 사이의 모든 정수에 해당하는 수도 함께 기재된 것으로 해석되어야 한다.
염료 고착제 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 염료 고착제 조성물은 제1 고분자 150 내지 250 중량부 및 제2 고분자 100 중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 제1 고분자는 약 180 내지 220 중량부, 일 예로서 약 190 내지 210 중량부로 함유될 수 있다.
상기 염료 고착제 조성물은 용매를 더 함유할 수 있다. 상기 용매는 수성용매로서 구체적으로는 물일 수 있다. 상기 용매는 10 내지 1500 중량부로 함유될 수 있다. 용매의 함량은 조성물의 점도에 따라 자유롭게 조절할 수 있다. 다만, 상기 염료 고착제 조성물의 장기 보관 안정성을 위해서 상기 용매는 약 15 내지 25 중량부로 함유될 수 있다. 이 후, 상기 조성물에 용매를 추가하여 원하는 정도로 희석하여 사용할 수 있다. 상기 염료 고착제 조성물은 추가적으로 완충제, 분산제 또는 방진제(antidusts)와 같은 첨가제 등을 더 함유할 수도 있다.
이러한 염료 고착제 조성물의 pH는 6 내지 8, 구체적으로는 6.5 내지 7.5, 일 예로서 7일 수 있다.
제1 고분자는 아크릴산, 아크릴레이트, 또는 아크릴산 유도체와 다이알릴다이알킬암모늄염의 공중합체, 일 예로서 랜덤 공중합체일 수 있다. 구체적으로, 제1 고분자는 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016122429326-pat00003
상기 화학식 1에서, R1은 H 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수 있다. 일 예로서, R1은 메틸기일 수 있다. R2는 하이드록시기, 아민기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕시기일 수 있다. 이 때, 탄소수 1 내지 3의 알콕시기는 적어도 하나의 수소가 하이드록시기 또는 아민기로 치환된 것, 일 예로서, -OCH2CH2OH, -OCH2CH2NH2, -OCH2CH2N(CH3)2일 수 있다. 일 예로서, R2는 하이드록시기 혹은 메틸기일 수 있다. R3 및 R4는 서로에 관계없이 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수 있다. 일 예로서, R3 및 R4는 메틸기들일 수 있다. X-는 반대 이온으로서, 일 예로서 플루오라이드, 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드 등의 할라이드일 수 있다. 구체적으로, X-는 클로라이드 또는 브로마이드일 수 있다. a와 b는 각 단량체의 몰비율을 나타내며, a는 1 내지 20% 그리고 b는 99 내지 80%의 몰비율을 나타낼 수 있다.
이러한 제1 고분자는 5 × 104 ~ 1×105 g/mol의 수평균 분자량을 나타낼 수 있다.
제2 고분자는 알킬아민(monoalkylamine)과 에피할로히드린(epihalohydrin)의 공중합체일 수 있다. 이 때, 알킬아민 1몰에 대해 에피할로히드린은 1 내지 1.5몰의 비율을 가질 수 있다.
상기 알킬아민은 모노알킬아민일 수 있다. 모노알킬아민과 에피할로히드린은 각각 하기 화학식 2와 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016122429326-pat00004
화학식 2에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬기일 수 있다. 일 예로서, R1은 메틸기일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112016122429326-pat00005
화학식 3에서, X는 할로기 예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I일 수 있다. 일 예로서, X는 Cl기일 수 있다.
상기 알킬아민이 모노알킬아민일 때, 상기 제2 고분자는 망상 고분자의 형태를 가질 수 있고, 예시적으로 하기 화학식 4로 나타낼 수 있다. 이러한 망상 고분자는 제1 고분자 대비 더 높은 분자량과 좁은 분자량 분포도를 나타낼 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112016122429326-pat00006
화학식 4에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 일 예로서 메틸기일 수 있다. X는 할로기 예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I일 수 있다. 일 예로서, X는 Cl기일 수 있다. 한편, n과 m은 반복단위를 나타낸다.
이러한 제2 고분자는 5 × 103 ~ 1×104 g/mol의 수평균 분자량을 나타낼 수 있다.
상기 염료 고착제 조성물은 다음과 같은 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 제1 고분자는 아크릴산, 아크릴레이트, 또는 아크릴산 유도체와 다이알릴다이알킬암모늄염의 공중합체의 혼합용액과 중합개시제 수용액을 증류수 내에 소정시간 동안 적하한 후, 소정시간 동안 반응시켜 랜덤 공중합하고, 반응물에 추가로 증류수를 넣어 제1 고분자가 약 30 내지 약 60wt% 함유된, 구체적으로는 약 40 내지 약 50wt% 함유된 제1 고분자 수용액을 얻을 수 있다.
상기 제2 고분자는 알킬아민 수용액 내에 에피할로히드린을 적하하고, 알칼리제를 적하한 후, 일정시간 중합 반응시키고, 반응물에 추가로 증류수를 넣어 제2 고분자가 약 30 내지 약 60wt% 함유된, 구체적으로는 약 40 내지 약 50wt% 함유된 제2 고분자 수용액을 얻을 수 있다.
150 내지 250 중량부의 제1 고분자 및 100 중량부의 제2 고분자를 함유하도록, 상기 제1 고분자 수용액과 상기 제2 고분자 수용액을 혼합할 수 있다. 이 후, 용도에 따라 용매를 추가하거나 혹은 이미 함유된 용매 즉, 물을 증발시켜 적절한 용매 함유량을 갖도록 조절하여 상기 염료 고착제 조성물을 제조할 수 있다.
염료 고착 방법
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료 고착 방법을 나타낸 개략도이다.
도 1a를 참조하면, 반응성 염료를 사용하여 염색한 섬유 또는 섬유제품을 수세액 내에 투입할 수 있다. 이 때, 염색은 반응성 염료액 내에 섬유 또는 섬유제품을 침지하여 수행하거나 혹은 섬유 또는 섬유제품 상에 잉크젯 프린팅법과 같은 프린팅을 통해 수행될 수 있다. 섬유는 가늘로 긴 물질로서 와이어, 실, 또는 얀(yarn)의 의미로도 사용될 수 있다. 한편, 섬유제품은 상기 섬유를 직조하여 얻어진 직물, 편조하여 얻어진 편물, 혹은 상기 섬유를 사용한 부직포일 수 있다. 수세액은 물일 수 있다.
상기 섬유 또는 섬유제품은 표면 상에 하이드록시기를 갖는 것일 수 있다. 일 예로서, 상기 섬유 또는 섬유제품은 셀룰로오스계 섬유 또는 섬유제품일 수 있다. 구체적으로, 섬유제품은 면, 마, 모시, 삼베, 레이온, 견, 또는 한지일 수 있다.
이러한 섬유 또는 섬유제품과 상기 반응성 염료의 반응 즉, 상기 반응성 염료를 사용한 염색은 예를 들어, 하기와 같은 반응식을 통해 이루어질 수 있다.
[반응식 1a]
Fiber-OH + NaO3S-Q-SO2CH=CH2 → Fiber-O-CH2CH2SO2-Q-SO3Na
[반응식 1b]
Fiber-OH + NaO3S-Q-X → Fiber-O-Q-SO3Na + HX
상기 반응식 1a 또는 1b에서, Q는 반응성 염료의 발색단이고, X는 할로겐 예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I일 수 있다.
이러한 염색 과정에서 반응성 염료는 섬유 또는 섬유제품과 공유결합에 의해 고착될 수 있다.
이와 같이, 반응성 염료를 사용하여 염색한 혹은 프린트한 섬유 또는 섬유제품을 도 1a에 도시한 바와 같이 수세액 내에 투입하는 경우, 섬유 표면 상에 고착된 반응성 염료의 일부는 하기 반응식 1c 또는 1d에서와 같이 가수분해되어 미고착 상태의 염료로 존재할 수 있다.
[반응식 1c]
Fiber-O-CH2CH2SO2-Q-SO3Na + H2O → Fiber-OH + HO-CH2CH2SO2-Q-SO3Na
[반응식 1b]
Fiber-O-Q-SO3Na + H2O → Fiber-OH + HO-Q-SO3Na
상기 반응식 1a 또는 1b에서 Q는 반응성 염료의 발색단이다.
도 1a에 나타낸 NaO3S-D-OH에서 D는 상기 반응식 1c의 Q-SO2CH2CH2이거나 반응식 1d의 Q를 나타낼 수 있다. 다시 말해서, 수세액 내에 존재하는 미고착 상태의 염료는 -SO3 -와 같은 음이온기와 -OH기를 함유할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 상기 섬유 또는 섬유제품이 투입된 수세액 내에 염료 고착제 조성물을 투입할 수 있다. 이와는 달리, 수세액 내에 염료 고착제 조성물을 먼저 투입한 후, 상기 섬유 또는 섬유제품을 상기 염료 고착제 조성물이 투입된 수세액 내에 투입할 수 있다.
상기 섬유 또는 섬유제품은 반응성 염료를 사용하여 염색된 후, 중화처리, 소우핑, 냉수세, 및 온수세를 포함하는 수세처리를 거친 것일 수 있다. 일 예로서, 상기 수세처리는 냉수세, 중화처리, 소우핑, 그리고 온수세의 4단계일 수 있다. 이 때, 온수세는 냉수세 대비 높은 온도의 수세액으로 처리하는 것일 수 있으며, 일 예로서 냉수세는 일 예로서 55 내지 65도의 물로 수세하는 것일 수 있고, 온수세는 일 예로서 75 내지 80도의 물로 수세하는 것일 수 있다.
염료 고착제 조성물은 앞서 설명한 바와 같이, 아크릴산, 아크릴레이트, 또는 아크릴산 유도체와 다이알릴다이알킬암모늄염의 공중합체 구체적으로 화학식 1로 나타낸 제1 고분자와 알킬아민과 에피할로히드린의 공중합체 일 예로서 화학식 2로 나타낸 제2 고분자의 혼합물일 수 있다. 제1 고분자에 구비된 암모늄염과 제2 고분자에 구비된 암모늄염은 상기 미고착 상태의 염료의 음이온기(예를 들어, -SO3 -)와 이온결합할 수 있다. 또한, 제1 고분자에 구비된 R2 또는 제2 고분자에 구비된 하이드록시기는 섬유 상에 구비된 하이드록시기와 축합반응하여 공유결합을 형성할 수 있다. 따라서, 제1 고분자와 제2 고분자 모두 섬유에 공유결합하고 또한 암모늄기를 통해 미고착 상태의 염료와 이온결합할 수 있다. 그 결과, 미고착 상태의 염료를 추가적으로 고착시킬 수 있다. 구체적으로는, 제1 고분자가 섬유와 공유결합 및 염료와 이온결합을 통해 염료 고착에 주도적인 역할을 하고, 제2 고분자는 제1 고분자들 사이, 제1 고분자와 섬유, 또는 제1 고분자와 염료 사이의 상호작용을 증대시키는 역할을 할 수 있다.
제1 고분자와 제2 고분자에 함유된 암모늄기는 4차 암모늄기일 수 있다. 이 경우, 항균성을 추가적으로 나타낼 수 있다.
또한, 제2 고분자는 그물 형태를 가지므로, 더 높은 분자량과 좁은 분자량 분포도를 유도하고, 앞서 설명한 바와 같이 섬유와 공유결합 정도를 향상시켜 제1 고분자만 처리하는 경우보다 높은 효과를 나타낸다.
이와 같이, 일반적인 반응성 염료를 그대로 사용하면서 수세공정에서 미고착 염료들을 섬유에 고착시킬 수 있는 염료 고착제 조성물을 도입함에 따라 섬유에서의 색농도를 증가시킬 수 있고, 폐수에서의 색 농도를 현저히 감소시킬 수 있으며, 염색된 섬유제품의 세탁 견뢰도 개선과 수세 공정의 절감으로 인하여, 용수절감과 에너지 및 공정 시간 단축으로 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<고분자 합성예들>
고분자 합성예 1 : 고분자 A 수용액
Figure 112016122429326-pat00007
용기 1에 메타크릴산(methacrylic acid) 10몰당량과 다이알릴다이메틸암모늄클로라이드(diallyldimethylammonium chloride) 90몰당량을 혼합하였다. 용기 2에 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘) 다이하이드로클로라이드 1 몰당량과 증류수를 혼합하되, 상기 증류수의 량은 아크릴레이트와 다이알릴다이메틸암모늄클로라이드 합계 질량의 0.25배이었다. 용기 3에 증류수를 아크릴레이트와 다이알릴다이메틸암모늄클로라이드 합계 질량의 0.25배 질량으로 투입하였다. 용기 2와 용기 3에 투입된 증류수의 전체 량은 아크릴레이트와 다이알릴다이메틸암모늄클로라이드 합계 질량의 절반이 되었다. 용기 1의 혼합용액 중 9분의 1의 양을 용기 3으로 주입한 후, 65℃까지 승온 및 교반하였다. 용기 2의 혼합용액를 정량 펌프로 3시간 동안 용기 3으로 적하투입하였다. 용기 2의 적하투입 시작 15분 후, 용기 1의 혼합용액을 다른 정량펌프로 용기 3으로 2시간 45분 동안 적하 투입하였다. 이때, 중합열로 인하여 발열이 생겨 온도가 상승하였다. 열매(heat medium)를 통하여 반응온도가 85℃로 유지되도록 하였다. 적하투입이 끝나면 85℃에서 5시간 동안 추가로 교반하였다. 용기 3의 온도를 40℃까지 냉각 후, 반응기의 농도가 45wt%가 되도록 증류수를 추가로 넣어주고 10분간 교반하여 고분자 A가 45wt%의 농도로 함유된 수용액을 수득하였다. 이 고분자 A 수용액은 pH 3을 나타내었다.
고분자 합성예 2 : 고분자 B 수용액
Figure 112016122429326-pat00008
용기 1에 증류수 1 무게당량과 40wt% 모노메틸아민 수용액 1 무게당량을 넣고 10℃에서 교반했다. 에피클로로히드린 0.6무게당량을 45℃ 미만에서 120분 동안 정량펌프로 적하한 후, 추가적으로 에피클로로히드린 0.44무게당량을 50분 동안 85℃미만에서 정량펌프로 적하하였다. 이어서, 36% 가성소다(NaOH) 수용액 0.026 무게당량을 95분 동안 정량펌프로 적하투입 한 후, 상온으로 냉각했다. 이어서, 증류수를 첨가하여 고분자 B가 45wt%의 농도로 함유된 수용액을 수득하였다. 이 고분자 B 수용액은 pH 7.5을 나타내었다.
<염료 고착 실험예들>
면직물 염색예
면직물을 3.0% o.w.f.(on weight fabric)의 반응성 염료(Sunfix Red SS) 수용액 내에서 60℃의 온도로 20분간 교반 후, 알칼리제로서 소듐 카보네이트를 투입하고 추가로 60℃에서 1시간동안 염색하였다.
염료 고착 실험예 1
상기 고분자 합성예 1에서 얻어진 고분자 A 수용액 0.52g, 상기 고분자 합성예 2에서 얻어진 고분자 B 수용액 0.26g, 및 증류수 0.93g을 혼합하여 염료 고착제 용액을 얻었다.
상기 염색예를 통해 염색된 면직물을 ① 60℃의 물로 10분 동안 헹구고 (냉수세), ② 80℃의 물에 아세트산을 2g/L의 농도로 넣은 아세트산 수용액으로 산처리하고(중화 및 온수세), ③ 98℃의 세제 수용액(2g/1L)을 사용하여 10분 동안 세척한 후(소우핑, soaping), ④ 60℃의 2% o.w.f.의 상기 염료 고착제 용액으로 10분 동안 처리(염료 고착 처리)하였다.
도 2는 염료 고착 실험예 1의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 2를 참조하면, 냉수세(①), 중화 및 온수세(②), 및 소우핑(③) 후 수세 잔액 내에 미반응 염료의 농도가 감소하긴 하지만, 소우핑(③) 후에도 상당량의 미반응 염료가 잔존하는 것을 알 수 있다. 그러나, 상기 염료 고착용 용액으로 염료 고착 처리(④)하고 난 후, 수세 잔액은 거의 완전히 투명해진 것을 알 수 있다.
염료 고착 실험예 2
상기 고분자 합성예 1에서 얻어진 고분자 A 수용액 1g과 증류수 1g을 혼합하여 염료 고착제 용액을 얻었다.
상기 염색예를 통해 염색된 면직물을 ① 60℃의 물로 10분 동안 헹구고 (냉수세), ② 80℃의 물에 아세트산을 2g/L의 농도로 넣은 아세트산 수용액으로 산처리하고(중화 및 온수세), ③ 98℃의 세제 수용액(2g/1L)을 사용하여 10분 동안 세척한 후(소우핑, soaping), ④ 60℃의 2% o.w.f.의 상기 염료 고착제 용액으로 10분 동안 처리(염료 고착 처리)하였다.
도 3은 염료 고착 실험예 2의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 3을 참조하면, 냉수세(①), 중화 및 온수세(②), 및 소우핑(③) 후 수세 잔액 내에 미반응 염료의 농도가 감소하긴 하지만, 소우핑(③) 후에도 상당량의 미반응 염료가 잔존하였다. 상기 염료 고착용 용액으로 염료 고착 처리(④)하고 난 후, 수세 잔액은 훨씬 투명해지기는 하였으나, 옅은 분홍색을 나타냄에 따라 도 2의 최종 수세 잔액 대비 옅게 미반응 염료가 남아 있음을 알 수 있다.
염료 고착 실험예 3
상기 고분자 합성예 1에서 얻어진 고분자 A 수용액 1g과 증류수 1g을 혼합하여 염료 고착제 용액을 얻었다.
상기 염색예를 통해 염색된 면직물을 ① 60℃의 물로 10분 동안 헹구고 (냉수세), ② 60℃의 물에 아세트산을 2g/L의 농도로 넣은 아세트산 수용액으로 산처리하고(중화 및 냉수세), ③ 80℃의 물로 10분 동안 헹구고 (온수세), ④ 98℃의 세제 수용액(2g/1L)을 사용하여 10분 동안 세척한 후(소우핑, soaping), ⑤ 60℃의 2% o.w.f.의 상기 염료 고착제 용액으로 10분 동안 처리(염료 고착 처리)하였다.
도 4는 염료 고착 실험예 3의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 4를 참조하면, 냉수세(①), 중화 및 냉수세(②), 온수세(③), 소우핑(④) 후 수세 잔액 내에 미반응 염료의 농도가 감소하긴 하지만, 소우핑(④) 후에도 상당량의 미반응 염료가 잔존하였다. 그러나, 상기 염료 고착용 용액으로 염료 고착 처리(⑤)하고 난 후, 수세 잔액은 도 2의 최종 수세 잔액과 유사하게 거의 완전히 투명해진 것을 알 수 있다. 그러나, 염료 고착 실험예 1 대비 한차례의 수세공정을 더 수행한 결과 폐수는 더 발생하였다.
염료 고착 실험예 4
상기 고분자 합성예 2에서 얻어진 고분자 B 수용액 1g과 증류수 1g을 혼합하여 염료 고착제 용액을 얻었다.
상기 염색예를 통해 염색된 면직물을 ① 60℃의 물로 10분 동안 헹구고 (냉수세), ② 60℃의 물에 아세트산을 2g/L의 농도로 넣은 아세트산 수용액으로 산처리하고(중화 및 냉수세), ③ 80℃의 물로 10분 동안 헹구고 (온수세), ④ 98℃의 세제 수용액(2g/1L)을 사용하여 10분 동안 세척한 후(소우핑, soaping), ⑤ 60℃의 2% o.w.f.의 상기 염료 고착제 용액으로 10분 동안 처리(염료 고착 처리)하였다.
도 5는 염료 고착 실험예 4의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 5를 참조하면, 냉수세(①), 중화 및 냉수세(②), 온수세(③), 소우핑(④) 후 수세 잔액 내에 미반응 염료의 농도가 감소하긴 하지만, 소우핑(④) 후에도 상당량의 미반응 염료가 잔존하였다.
비교예
상기 염색예를 통해 염색된 면직물을 ① 60℃의 물로 10분 동안 헹구고 (1차 냉수세), ② 60℃의 물에 아세트산을 2g/L의 농도로 넣은 아세트산 수용액으로 산처리하고(중화 및 냉수세), ③ 80℃의 물로 10분 동안 헹구고 (1차 온수세), ④ 98℃의 세제 수용액(2g/1L)을 사용하여 10분 동안 세척한 후(소우핑, soaping), ⑤ 80℃의 물로 10분 동안 헹구고 (2차 온수세), ⑥ 60℃의 물로 10분 동안 헹군 (2차 냉수세) 후, ⑦ 60℃의 물로 10분 동안 헹구었다 (3차 냉수세).
도 6은 비교예의 진행과정 중 얻어진 수세 잔액을 촬영한 광학사진이다.
도 6을 참조하면, 1차 냉수세(①), 중화 및 냉수세(②), 1차 온수세(③), 소우핑(④), 2차 온수세(⑤), 2차 냉수세(⑥), 및 3차 냉수세(⑦)를 거치면서 미반응 염료의 농도가 점차로 감소하였다. 그러나, 총 7차의 수세작업을 수행하였음에도 불구하고 최종 수세 잔액이 옅은 분홍색을 나타냄에 따라 옅게 미반응 염료가 여전히 남아 있음을 알 수 있다. 이 경우, 상당량의 폐수가 발생할 수 있다.
상기 염료 고착 실험예 1 내지 4, 및 비교예에 따른 결과를 참고하면, 염료 고착 실험예 1에서 고분자 A 와 더불어 고분자 B를 염료 고착제로 사용한 것은, 염료 고착 실험예 2에서 고분자 A 만 사용하고 동일 수세단계를 적용한 경우에 비해 미반응 염료의 잔존정도가 상당히 감소하였고, 또한 염료 고착 실험예 3에서 고분자 A 만 사용하고 추가 수세단계를 더 수행한 경우에 비해 폐수발생량을 줄이는 효과가 있었음을 알 수 있다. 그러나, 염료 고착 실험예 3에서 살펴본 바와 같이, 고분자 B 만 사용한 경우에는 실험예 1 대비 추가 수세단계를 수행하였음에도 불구하고 미반응 염료의 잔존 정도가 염료 고착제를 전혀 사용하지 않은 비교예와 유사한 결과(비교예에서의 수세단계 ⑤를 진행한 것과 유사)를 나타내었다. 이러한 결과로 볼 때, 고분자 B 단독으로는 염료 고착 효과를 거의 보지 못하는 것으로 판단되고, 이에 더하여 고분자 A와 고분자 B를 동시에 염료 고착제로 사용할 경우 두 고분자를 각각 염료 고착제로 사용한 경우의 효과를 단순 합산한 경우보다 더 우수한 효과가 나타나는 등, 시너지 효과가 발생하는 것으로 볼 수 있다.
도 7은 염료 고착 실험예들 1 내지 3 그리고 비교예에서 얻어진 염색 후 수세처리된 면직물들의 세탁견뢰도를 보여주는 사진이다. 세탁견뢰도는 염색 후 수세처리된 면직물과 흰색의 면직물을 함께 욕비(bath ratio) 1:20의 조건으로, 세제 수용액(5g/L)과 소다회 수용액(2g/L)의 혼합액 내에 넣고 60도에서 30분 동안 세탁한 후에, 흰색의 면직물이 어느 정도 이염되었는지 살펴보는 과정으로 진행되었다.
도 7을 참조하면, 비교예에서 얻어진 염료 고착 처리되지 않은 면직물의 경우 흰색의 면직물에 이염이 발생한 반면, 염료 고착 실험예들 1 내지 3에 의해 염료 고착 처리된 면직물의 경우 흰색의 면직물에 이염이 거의 발생하지 않았다. 따라서, 염료 고착 실험예들 1 내지 3에 의해 염료 고착 처리된 면직물은 세탁 견뢰도가 매우 우수함을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시된 제1 고분자 180 내지 220 중량부;
    하기 화학식 2로 표시된 모노알킬아민(monoalkylamine)과 에피할로히드린(epihalohydrin)의 공중합체이고, 망상 고분자인 제2 고분자 100 중량부; 및
    10 내지 1500 중량부의 수성용매를 함유하는 염료 고착제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112018039500314-pat00023

    상기 화학식 1에서,
    R1은 H 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고,
    R2는 -OCH2CH2OH이고,
    R3 및 R4는 서로에 관계없이 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고,
    X-는 할라이드이고,
    a와 b는 각각 단량체들의 몰비율로서, a는 1 내지 20%이고, b는 99 내지 80%이고,
    [화학식 2]
    Figure 112018039500314-pat00021

    화학식 2에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고분자는 랜덤 공중합체인 염료 고착제 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자는 하기 화학식 4로 나타내어지는 염료 고착제 조성물:
    [화학식 4]
    Figure 112018000368257-pat00010

    화학식 4에서,
    R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, X는 할로기이고, n과 m은 반복단위를 나타낸다.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 6 내지 8의 pH를 나타내는 염료 고착제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 셀룰로오스계 섬유 또는 섬유제품용인 염료 고착제 조성물.
  8. 염료를 사용하여 염색된 섬유 또는 섬유제품을 제공하는 단계; 및
    수세액 내에 상기 섬유 또는 섬유제품과 염료 고착제 조성물을 투입하는 단계를 포함하되,
    상기 염료 고착제 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 제1 고분자 180 내지 220 중량부; 하기 화학식 2로 표시된 모노알킬아민(monoalkylamine)과 에피할로히드린(epihalohydrin)의 공중합체이고, 망상 고분자인 제2 고분자 100 중량부; 및 10 내지 1500 중량부의 수성용매를 함유하는 염료 고착 방법:
    [화학식 1]
    Figure 112018039500314-pat00024

    상기 화학식 1에서,
    R1은 H 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고,
    R2는 -OCH2CH2OH이고,
    R3 및 R4는 서로에 관계없이 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고,
    X-는 할라이드이고,
    a와 b는 각각 단량체들의 몰비율로서, a는 1 내지 20%이고, b는 99 내지 80%이고,
    [화학식 2]
    Figure 112018039500314-pat00022

    화학식 2에서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 섬유 또는 섬유제품은 셀룰로오스계 섬유 또는 섬유제품인 염료 고착 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 섬유 또는 섬유제품은 염색된 후, 중화처리, 소우핑, 냉수세, 및 온수세를 포함하는 수세처리를 거친 것인 염료 고착 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 고분자는 랜덤 공중합체인 염료 고착 방법.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 고분자는 하기 화학식 4로 나타내어지는 염료 고착 방법:
    [화학식 4]
    Figure 112018000368257-pat00012

    화학식 4에서,
    R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, X는 할로기이고, n과 m은 반복단위를 나타낸다.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수세액 내에 상기 섬유 또는 섬유 제품 표면 상으로부터 가수분해되어 음이온기를 구비하는 미고착 상태의 염료가 존재하고,
    상기 제1 고분자 또는 제2 고분자에 구비된 암모늄염은 상기 미고착 상태의 염료의 음이온기와 이온결합하고,
    상기 제1 고분자에 구비된 R2 또는 상기 제2 고분자에 구비된 하이드록시기는 섬유 상에 구비된 하이드록시기와 축합반응하여 공유결합을 형성하는 염료 고착 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 염료 고착제 조성물은 6 내지 8의 pH를 나타내는 염료 고착 방법.
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